汽车起重机的整机结构分析技术(3)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表时间:2007-06-29 人气:1

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4.2.4连接结构的简化

各结构件之间的连接结构作入下简化：吊臂与转台之间的变幅油缸支撑简化为抗压、抗扭、抗弯的梁单元；吊臂根部与转台支撑之间的转轴简化为梁；回转支撑的垫圈、滚珠与螺栓柱用厚壳板元与梁单元模拟。

4.3整机结构分析的自动化

4.3.1整机模型的参数化

整机模型的参数化是以子结构参数化为基础的，子结构以关键结构件为实体。因此，结构件的参数化与整机的参数化可以有机地结合起来，建立统一的结构参数库文件。

4.3.2结构件的宏程序库

结构件的模型自动产生程序是以APDL语言为平台开发的，它将调用结构参数库文件的相关模块。只要一旦实现结构件的参数化，它的几何模型自动产生程序便以宏子程序方式建立。这就构成了结构件几何模型的宏程序库。结构件与整机模型均调用宏程序库产生，有利于整机分析与结构件分析的协调；整机分析的某些结果也可作为结构件分析的边界条件。

4.3.3整机模型的集成

集成结构件模型建立整机模型，变成了结构件模型的组装与连接。结构件的组装与连接都必须在总体系下进行。第一步要设置子结构坐标系，定义原点与坐标系方向，第二步要调用相关结构件的宏子程序自动产生几何模型，最后还要恢复总体系。

整机建模的难点在回转支撑的模拟上。回转支撑结构的上下垫圈作为曲梁元以分别包括在转台与底架模型中，参与转台与车架平台的抗弯。因此，转台与底架的连接主要成为用厚壳元与短梁元模拟滚珠与螺栓柱的支撑连接。

4.3.4整机分析的基本步骤

结合上述，可对整机分析的基本步骤作一定的规范：建立以结构件为基本模块的参数库文件；以APDL为平台，开发结构件的宏程序库；调用宏程序库，开发整机模型的集成程序；建立整机的分析流程；建立后置处理流程。

4.4 整机分析在起重机QY25D的工程应用

QY25D是一个六边形四节臂的中吨位汽车起重机。整机划分为三个子结构，现已建立两个用于整机分析的程序：

A . 整机方案设计的有限元参数化模型产生程序，其主要功能是对全机方案设计模型进行有限元分析。整机模型具有3067个节点；shell63元素3149个，beam4元素133，link8元素1个；有效自由度为17597。

B. 具有详细设计车架模型的全机有限元参数化模型产生程序，其主要功是对具有车架局部加强的整机设计模型进行有限元分析。整机模型具有4367个节点，shell63元素4471个，beam4元素217，link8元素1个；有效自由度为25166。
方案A与方案B比较表明，模型节点网格局部细化，会使模型分析规模大。

图1、2表明整机分析的应力分布云图。整机应力水平与分布的合理性证明了本文介绍的方法的正确性。QY25D的4种工况的应力水平均在较理想的许用应力范围。但是，文献[4]表明结构件的局部稳定性是值得十分重视的。

图1 整机分析的Von Misses应力云图

图2 整机分析的的Y向局部变形与应力分析云图

参考文献
[1].岳中第:“多重子结构分析的超元矩阵方法”，航空学报，第1卷第二期，1980。
[2].陈焕星主编译:“大型通用有限元结构分析系统MSC/NASTRAN用户手册”，中国飞机结构强度研究所，1989。
[3]. ANSYS User’s Manual for Revision, Volume IV, Theory, Swanson Ansys System, Inc.
[4]. 岳中第：“结构稳定性分析在工程起重机吊臂设计中的应用”,轮胎式起重机结构的工程分析，BQCAE二期工程的技术报告，1999。 (

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